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        一種按機械程序控制的開關柜
    編輯:    時間:2006-12-8   [打印本頁]  [返回上一頁]

    A New Switchgear Based on Mechanical Procedural Control
    陳崇立,李勇,郭偉葉
    (廣東省順開電氣集團  廣東 順德 528300)
    Chen chong li,Li yong,Guo wei ye
    (Guangdong Shunkai Electric Group co., LTD.   Guangdong  Shunde  528300)
     
    摘要:分析了固定柜在實際操作應用中的優缺點,提出了簡單而又可靠的機械程序操作原理,并使優化設計思路在生產實踐中得到應用。
    關鍵詞:開關柜;控制程序;三工位開關;槽輪操作機構
    Abstract:this paper analyses the merits and demerits of middle-voltage fixed type switchgear from the point of view of practice use,A simple but reliable  theory about mechanical operation is presented,and the application of this design is also described.
    Key words:switchgear;control procedure;three-position switch;troughing pulley mechanism
    1  概述
    鎧裝固定式全封閉開關設備(簡稱固定柜),在電力系統中得到廣泛運用。它的最大優點在于其有可視的隔離斷口和接地斷口,增加了運行和維護的安全性。
    但是,隔離開關和接地開關都是由一對一的手動操作機構來控制,所以手動操作機構的數量較多。為了保證操作的安全性,隔離開關、接地開關和斷路器必須按嚴格的程序進行操作,所以在手動操作機構之間以及它們與斷路器之間設置有復雜的機械聯鎖裝置。
    一般固定柜的典型方案(斷電狀態)如圖1所示:有兩個隔離開關,兩個接地開關和一個斷路器(自帶操作機構),所以需要四個手動操作機構。


    開關柜的送電操作順序如下:
    (1) 關好柜門;
    (2) 分開上接地開關;
    (3)分開下接地開關;
    (4)合上上隔離開關;
    (5)合上下隔離開關;
    (6)合上斷路器,完成送電。
    如果需要完成斷電的全過程,則按相反的順序進行操作。顯然,操作機構越多,操作手柄越多;聯鎖裝置越復雜,操作過程越繁瑣。不安全性隱患自然就越多。
     
    2   設計思路
    為了克服固定柜的以上缺點,進一步提高供電的可靠性,我們感到有必要對固定柜進行創新,引入新的設計理念:
    2.1  盡量減少開關數量。
    由于隔離開關與接地開關是不可能同時合閘的,所以就有可能用一個三工位開關來代替一個隔離開關和一個接地開關。
    2.2  盡量簡化聯鎖機構。
    由于間歇運動機構能按照特定的要求產生周期性的運動和停頓。所以不但能很方便的實現三工位開關的隔離或者接地的操作,而且也能很方便地按照程序進行多個三工位開關的各種操作,不需要再附加任何聯鎖機構。斷路器和門的操作與三工位開關操作之間也有一定的順序關系。所以只需要簡單的聯鎖裝置就能實現,不需要再附加程序鎖。
    2.3  由單一操作手柄代替多個操作手柄。
    由于三工位開關的操作機構是間歇運動機構,只要設計合理就有可能用一根操作手柄來控制多個三工位開關,不但簡化了操作,而且使電動操作成為可能。
    3  實施及應用
    3.1  根據上述思路,廣東順開電氣集團研發公司開發的新型KGN系列固定柜,典型方案如圖2所示:


    固定柜是由進線側的三工位開關,真空斷路器(自帶操作機構),集成化的操作機構,出線側的三工位開關(接地開關具有接地短路關合能力;注:正在進行專利申請)等組成。
    3.2 集成化的操作機構如圖3所示:

    操作系統是由左、右側兩個操作機構,傘齒輪傳動部分,操作手柄,電動機及離合器、位置指示牌,真空斷路器以及門的聯鎖機構(圖中沒有顯示)等組成,其中右側操作機構控制進線側的三工位開關,左側操作機構控制出線側的三工位開關,離合器用于手動和電動轉換。
    三工位操作機構是根據內槽輪機構原理設計而成的,如圖4所示:

    機構是由具有徑向槽的槽輪和帶有圓銷的曲柄以及機架所組成。槽輪上的內凹弧塊與曲柄上的外凸圓弧,能保證槽輪在歇息階段可靠定位。由于固定柜柜體是由薄鋼板組裝而成,剛性較差,操作時變形嚴重,在槽輪運動和歇息兩種狀態變換的時候,會出現異常的情況;所以在槽輪的徑向槽之間用圓弧槽聯接(圓弧半徑與曲柄半徑相同),曲柄上的圓銷被完全限制在槽內運動。有的徑向槽可能與兩段圓弧槽聯接,為了保證圓銷沿著正確的方向運動,我們在槽輪上設置了導向凸輪,在曲柄上設置了導向銷,使得運動按預期的軌跡行進。
    3.4  三工位操作機構動作的實現,如圖5所示:如果曲柄順時針旋轉,曲柄上的圓銷將進入槽輪的徑向槽內,曲柄旋轉180度,槽輪完成一次運動。如果曲柄逆時針旋轉,曲柄上的圓銷將進入槽輪的圓弧槽內,曲柄旋轉180度,槽輪歇息,如果兩組槽輪的徑向段與圓弧段錯開設計。則當一組機構的圓銷進入徑向槽時,使得另一組機構的圓銷就進入圓弧槽,就能夠實現步進操作。

    4  結束語
    使用唯一的操作手柄,通過集成化操作機構對進、出線三工位開關的實行程序化操作,達到了“五防聯鎖”功能完善、操作簡單明了、開關位置指示清晰、柜體體積小,并可以實行手動或電動操作的目的。
    該產品已在國家高壓電器質量監督檢驗中心通過了全部的型式試驗并通過了省級鑒定;自投放市場以來,產品受到了用戶的一致好評,經濟效益明顯。
     
    注:本產品具有完全自主的知識產權,已申請了國家發明專利保護。
    〔1〕廣東省順開電氣集團,一種按機械程序控制的開關柜,中國:發明專利號:200510033530.7
    〔2〕廣東省順開電氣集團,一種按機械程序控制的開關柜,中國:實用新型號:200520055524.7
     
    參考文獻:
    〔1〕 黃錫愷,機械原理. 北京:高等教育出版社,1958.
    〔2〕 SD318-89.  高壓開關柜閉鎖裝置技術條件.
    〔3〕 GB3906-200X.  3.6~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備.
     
    作者簡介:
    陳崇立,(1945-),男,廣東順開電氣集團副總工程師,1968年畢業于湖南大學機械系,長期從事電氣產品的研發工作。聯系電話:13929198159
    李勇,(1973-),男,廣東順開電氣集團研發公司經理,在讀工程碩士,從事高中壓開關設備研究與技術管理工作。聯系電話:13902565643
    郭偉葉,(1980-),男,研發中心高壓組組長,畢業于華中農業大學機械系,從事高低壓開關設備設計開發工作多年。聯系電話:13923225060   Fax:0757-22383689
     
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